JP6819997B2

JP6819997B2 - スパッド係船設備

Info

Publication number: JP6819997B2
Application number: JP2016203178A
Authority: JP
Inventors: 一宮▲崎▼
Original assignee: 高砂建設株式会社
Priority date: 2016-10-15
Filing date: 2016-10-15
Publication date: 2021-01-27
Anticipated expiration: 2036-10-15
Also published as: JP2018062326A

Description

本発明は、浚渫作業等で作業船を係留させるスパッド係船設備に関する。

港湾工事に使用される作業船でスパッドを用いたスパッド係船設備がある。船体に開けた通孔に円柱状又は角柱状の鋼製スパッドを挿入保持し、作業船をつなぎ止める時に、該スパッドを鉛直落下させ海底に突き立てて固定する。該スパッドは作業船の大きさや用途によって太さや長さ、さらに装備する種類や個数が異なる。大型の浚渫船の場合、長さが最長40mもあり、その重量は70トンに達する。該スパッドが最低でも3本装備される。クレーン船の多くは装備数が2本で、スパッドの昇降頻度も少ない。
一方、浚渫船の場合、スパッドによって移動しながらの作業であるため、スパッドの昇降頻度は一日に100回以上にもなり、そのために使用されるエネルギが桁外れに大きくなる。多くの場合、発電機によって発生させた電力でモータを回し、油圧ポンプを駆動させた油圧を使用している。そして、上記スパッドの昇降装置は、ワイヤとウインチによる吊り下げ方式とラックアンドピニオン方式の二種類存在するが、いずれもスパッドの重量が大になると、スパッドを落下させる際の衝撃が激しくなる。例えば、吊り下げ方式ではスパッドが落下する際のウインチドラムの回転が速く、危険を感じるくらいの衝撃が走る。こうしたことから、これを改善する発明が提案されている（例えば特許文献１）。

特開２０００−１６３８１号公報

しかるに、特許文献１は請求項１に記載のごとく「…前記カーソルシーブから導かれたワイヤを、ヘッドシーブとシリンダシーブからなるシーブ装置に巻装し、前記シリンダシーブの共通軸固定部を、前記船体に固定されたシリンダのロッドにより駆動する構成としたことを特徴とするスパッド作業船。」の発明内容にとどまる。段落００１４の「急激に落下させるときにも、油圧の流量を多く移動するだけであるので、危険な作業を排除する。」とあるが、高質量のスパッドの位置エネルギは、従来の吊り下げ方式と同様、熱エネルギに変換され捨てられていた。ラックアンドピニオン方式も、作動油の絞り弁によって熱エネルギに変換され捨てられている。
また、スパッド係船設備は、浚渫作業中、浚渫位置に作業船をつなぎ止めた後は稼働させる必要がない。にもかかわらず、発電機は次の移動に備えて運転を継続するのが一般的で、エネルギが無駄に消費されていた。
さらに、浚渫機用エンジンとスパッド係船に使用する船体側発電機が別箇独立に存在し、船体側発電機が浚渫機用エンジンを支援する構造のものは存在しなかった。

本発明は、上記問題点を解決するもので、スパッド落下時における安全性の確保にとどまらず、該スパッド落下時の位置エネルギを回収蓄積し、また浚渫作業中に稼働する船体側発電機の電力をも回収,蓄積し、これらをスパッド引上げ時に活用して省エネを図り、さらに、船体側発電機を浚渫機用エンジンに支援できるようにもして、船体側発電機、さらにいえば浚渫機用エンジンの小型化をも可能にするスパッド係船設備を提供することを目的とする。

上記目的を達成すべく、請求項１に記載の発明の要旨は、作業船をつなぎ止めるスパッド係船設備において、船体から海底へ突き立てる柱状のスパッドと、主部を船体側に取付けて、前記スパッドを上下方向に移動させる昇降装置と、該昇降装置に第一クラッチを介して接続し、前記スパッドを船体から海底へ突き立てる際の自重落下に伴う位置エネルギを、回収してエネルギ貯蔵装置に供給する位置エネルギ回収装置と、第二クラッチを介して前記昇降装置に接続し、前記エネルギ貯蔵装置に蓄積したエネルギと船体側発電機の出力エネルギとを用いて、前記スパッドを引上げられるようにしたスパッド油圧モータと、を具備し、さらに、前記エネルギ貯蔵装置が蓄圧器であり、且つ前記位置エネルギ回収装置が、前記昇降装置に前記第一クラッチを介して接続し、前記スパッドを船体から海底へ突き立てる際の自重落下に伴う位置エネルギを、回収して前記蓄圧器に供給する位置エネルギ回収油圧ポンプであることを特徴とするスパッド係船設備にある。請求項２の発明たるスパッド係船設備は、請求項１で、前記スパッド油圧モータが、前記第二クラッチを介して前記昇降装置に接続し、前記蓄圧器に蓄積した油圧エネルギと前記船体側発電機によるスパッド駆動用油圧ポンプの油圧エネルギを用いて、前記スパッドを引上げられるようにしたことを特徴とする。請求項３の発明たるスパッド係船設備は、請求項２で、昇降装置が、船体に立設する櫓と、該櫓に設けたヘッドシーブを介してワイヤの先端側で前記スパッドを吊設し、ワイヤの基端側を巻き取るウインチと、を備えて、前記位置エネルギ回収油圧ポンプが、該ウインチに前記第一クラッチを介して接続し、前記スパッドを船体から海底へ突き立てる際の自重落下に伴う位置エネルギを回収して前記蓄圧器に供給することを特徴とする。請求項４の発明たるスパッド係船設備は、請求項２で、昇降装置が、前記スパッドの一側面でその長さ方向に設けたラックと該ラックに噛合するピニオンとを備えて、前記位置エネルギ回収油圧ポンプが、該ピニオンに第一クラッチを介して接続し、前記スパッドを船体から海底へ突き立てる際の自重落下に伴う位置エネルギを回収して前記蓄圧器に供給することを特徴とする。請求項５の発明たるスパッド係船設備は、請求項２〜４で、作業船が浚渫船であり、且つ浚渫作業時間帯に稼働する前記船体側発電機の出力エネルギで、前記スパッド駆動用油圧ポンプを駆動させて、前記蓄圧器に蓄圧させるようにしたことを特徴とする。請求項６の発明たるスパッド係船設備は、請求項５で、浚渫船に、旋回体から突き出すジブに設けたシーブを介してワイヤロープの先端側にグラブバケットを吊設し、ワイヤロープの基端側を巻回する支持ドラムに浚渫機用エンジンが接続して回転駆動させて、前記グラブバケットの巻上、巻下を可能にする浚渫機が搭載され、さらに前記支持ドラムに、第三クラッチを介して接続し、前記船体側発電機の出力エネルギを用いて、前記浚渫機用エンジンによる前記支持ドラムの巻上時における回転運動を支援する巻上アシストモータを、さらに具備することを特徴とする。

本発明のスパッド係船設備は、スパッド落下時の衝撃を和らげて安全性を確保するだけでなく、スパッド落下時の位置エネルギを回収蓄積して、これをスパッド引上げ時に活用し、さらに浚渫作業中に稼働する船体側発電機の出力エネルギを回収,蓄積し、これもスパッド上昇時や浚渫機側グラブバケットの巻上時に利用可能にして、省エネを図り、さらにいえば船体側発電機や浚渫機用エンジンの小型化をも可能にするなど多大な効を奏する。

実施形態１で、スパッドの引上げ状況にあるスパッド係船設備周りの概略説明図である。スパッドを自重落下させ突き立て状況にあるスパッド係船設備周りの概略説明図である。浚渫作業中で蓄圧状況にあるスパッド係船設備周りの概略説明図である。浚渫機のアシスト状況にあるスパッド係船設備周りの概略説明図である。浚渫作業中と歩行スパッド上昇と歩行スパッド傾転と歩行スパッド下降の各説明図である。固定スパッド上昇と歩行スパッド傾転による船体移動と固定スパッド下降と歩行スパッド上昇の各説明図である。垂直位置までの歩行スパッドの傾転と歩行スパッド下降による移動完了の各説明図である。横軸を時間軸にして、浚渫作業とスパッド操作の各工程下における浚渫機と各スパッドでの消費エネルギ量又は回生エネルギ量の変化を表す関係説明図である。実施形態２で、ラックアンドピニオン方式を用いて、スパッドの引上げ状況にあるスパッド係船設備周りの概略説明図である。図９のラックアンドピニオン方式のスパッド係船設備で、スパッドを自重落下させ突き立て状況にある概略説明図である。電気アシスト方式を用いて、スパッドの引上げ状況にあるスパッド係船設備周りの概略説明図である。図１１の電気アシスト方式のスパッド係船設備で、スパッドを自重落下させ突き立て状況にある概略説明図である。

以下、本発明に係るスパッド係船設備について詳述する。
（１）実施形態１
図１〜図８は本発明のスパッド係船設備の一形態で、図１はスパッド引上げ状況のスパッド係船設備周りの概略説明図、図２はスパッドの自重落下で突き立て状況にあるスパッド係船設備周りの概略説明図、図３は浚渫作業中で蓄圧下にあるスパッド係船設備周りの概略説明図、図４は浚渫機のアシスト状況下のスパッド係船設備周りの概略説明図、図５は浚渫作業中と歩行スパッド上昇と歩行スパッド傾転と歩行スパッド下降の各説明図、図６は固定スパッド上昇と歩行スパッド傾転による船体移動と固定スパッド下降と歩行スパッド上昇の各説明図、図７は垂直位置までの歩行スパッドの傾転と歩行スパッド下降による移動完了の各説明図、図８は横軸を時間軸にして、浚渫作業とスパッド操作の各行程下における浚渫機と各スパッドでの消費エネルギ量又は回生エネルギ量の変化を表す関係説明図である。各図は判り易くするためスパッド１,昇降装置２等の要部を強調図示し、本発明に直接関係しない機器,部品等を省略する。各図のウインチ２１のドラム軸２１１や支持ドラム８２の回転支軸８２１は紙面垂直方向になるが、第一クラッチ３１,第二クラッチ４１を判り易く図示するため、便宜的にウインチ２１や支持ドラム８２から水平方向に突き出すように配設する。

スパッド係船設備は、スパッド１と昇降装置２と位置エネルギ回収装置３２とスパッド油圧モータ４２とを具備する。
スパッド１は、作業船の移動を止めるべく船体Ｄから海底Ｂへ突き立てる断面円形又は角形で重量のある金属製柱状体である。スパッド１には、図５のように作業船（浚渫船）の位置決めを行う固定用スパッド装置の固定スパッド１と船体Ｄの移動に用いる歩行用スパッド装置の歩行スパッド１Ｂがあるが、本実施形態は固定スパッド１（以下、単に「スパッド」ともいう。）に昇降装置２と位置エネルギ回収装置３２とスパッド油圧モータ４２とを備えたスパッド係船設備とする。例えば浚渫作業水域で、スパッド１を海底Ｂに突き立てて固定し作業船をつなぎ止めて浚渫作業を行い、作業を終えると、該スパッド１を昇降装置２で引上げて、歩行スパッド１Ｂを使って移動し、またスパッド１を海底Ｂに突き立てて固定し作業船を止めた後、浚渫作業を順次行っていく(図５〜図７)。

昇降装置２は、主部を船体Ｄ側に取付けて、前記スパッド１を吊り上げ吊り下しの上下方向に移動させることのできる装置である。本実施形態は、船体Ｄに立設する主部たる櫓２０と、該櫓２０に設けたヘッドシーブ２３を介してワイヤ２２の先端側で前記スパッド１を吊設し、ワイヤ２２の基端側を巻き取るウインチ２１と、を備える吊り下げ方式２Ａの昇降装置２になっている(図１)。スパッド１にワイヤ２２の先端側を取付ける一方、櫓２０の上部に取着のヘッドシーブ２３を介してワイヤ２２の基端側をウインチ２１に取付けており、ウインチ２１で巻き取ることにより、スパッド１が必要高さに引上げられる。スパッド１にピン等で固着したカーソル(図示せず)にワイヤ２２の先端側が取付けられる。図１の中黒矢印はウインチ２１の巻き取りによるワイヤ２２の移動,スパッド１の引上げ移動を表す。また、引上げられ保持された状態のスパッド１は、図示しないスパッド係止手段を解放させることによって、船体Ｄに設けた通孔Ｄ１から該スパッド１を自重落下で海底Ｂに突き立てられるようになっている。図２の中黒矢印はウインチ２１の巻き戻しによるワイヤ２２の移動,スパッド１の降下を表す。

位置エネルギ回収装置３２は、昇降装置２に第一クラッチ３１を介して接続し、スパッド１を船体Ｄから海底Ｂへ突き立てる際の自重落下に伴う位置エネルギを、回収してエネルギ貯蔵装置３３に供給する装置である(図２)。本実施形態は、エネルギ貯蔵装置３３を蓄圧器３３Ａとする。そして、位置エネルギ回収装置３２を位置エネルギ回収油圧ポンプ３２Ａとし、昇降装置２に第一クラッチ３１を介して接続し、スパッド１を船体Ｄから海底Ｂへ突き立てる際の自重落下に伴う位置エネルギを回収して蓄圧器３３Ａに供給する。位置エネルギ回収油圧ポンプ３２Ａが、ウインチ２１のドラム軸２１１に第一クラッチ３１を介して接続し、ウインチ２１に伝わった回転動力に追随回転して、スパッド１を船体Ｄから海底Ｂへ突き立てる際の自重落下に伴う位置エネルギを油圧エネルギとして回収し、これを蓄圧器３３Ａに供給するようにしている。位置エネルギを位置エネルギ回収油圧ポンプ３２Ａで回収した回生エネルギを蓄圧器３３Ａへ送る。本発明でいう回生エネルギには、運動エネルギを電気エネルギに変換して回収するエネルギだけでなく、油圧エネルギに変換して回収するエネルギも含むものとする。スパッド１降ろしの際は、第一クラッチ３１が嵌合しており、スパッド１の降下に伴って引き出されるワイヤ２２によってウインチドラムが回転し、そのドラム軸２１１に第一クラッチ３１を介して取付けられた位置エネルギ回収油圧ポンプ３２Ａが回わる。図２の位置エネルギ回収油圧ポンプ３２Ａから蓄圧器３３Ａに向かう白抜矢印は、第一クラッチ３１をつなげてスパッド１降下時の位置エネルギを回収した圧油の流れを表す。符号７１は油圧配管、符号７２はコントロールバルブ、符号７３は逆止弁、符号７５は電気配線を示す。

スパッド油圧モータ４２は、第二クラッチ４１を介して昇降装置２に接続し、エネルギ貯蔵装置３３に蓄積したエネルギと船体側発電機５１の出力エネルギとを用いて、スパッド１を引上げられるようにした圧力モータである(図１)。ここでのスパッド油圧モータ４２は、第二クラッチ４１を介して昇降装置２のウインチ２１のドラム軸２１１に接続し、蓄圧器３３Ａに蓄積した油圧エネルギと船体側発電機５１によるスパッド駆動用油圧ポンプ５２の油圧エネルギを回転運動に変えて、スパッド１を引上げられるようにしている。図１の白抜矢印は、アキュームレータたる蓄圧器３３Ａからスパッド油圧モータ４２に向かう圧油の流れと、スパッド駆動用油圧ポンプ５２からスパッド油圧モータ４２に向かう圧油の流れとを表す。図１の白抜鎖線矢印は船体側発電機５１からスパッド駆動用油圧ポンプ５２のモータ５２１に向かう電気の流れを表す。例えば浚渫作業時間帯は作業船を止めた状態で、スパッド１に引上げ等の動きがない。船体照明,ＧＰＳパソコン等に少しの電力を消費するにとどまっている。そこで、浚渫作業時間帯に稼働する船体側発電機５１の余剰出力エネルギで、スパッド駆動用油圧ポンプ５２を駆動させて、蓄圧器３３Ａに蓄圧する。また、スパッド１を吊り上げるウインチ２１の巻き上げで、蓄圧器３３Ａからの油圧エネルギの不足分を、船体側発電機５１の出力エネルギで補って直接支援する。

さらに、本実施形態の作業船を浚渫船とする。該浚渫船に搭載の浚渫機８は、旋回体から突き出すジブ８７に設けたシーブ８８を介してワイヤロープ８３の先端側にグラブバケット８６を吊設し、ワイヤロープ８３の基端側を巻回する支持ドラム８２に浚渫機用エンジン８１が接続する。浚渫機用エンジン８１で支持ドラム８２を回転駆動させて、前記グラブバケット８６の巻上、巻下を可能にしている。加えて、前記支持ドラム８２の回転支軸８２１に第三クラッチ８４を介して巻上アシストモータ８５が接続し、船体側発電機５１の出力エネルギを用いて、浚渫機用エンジン８１による前記支持ドラム８２の巻上時における回転運動を支援できるようにしている。船体側発電機５１から電気配線がスリップリング９１を通って巻上アシストモータ８５につながる。

次に、上記構成のスパッド係船設備を搭載する浚渫船による浚渫作業で、該スパッド係船設備の一使用例を述べ、その際の各構成装置,部材の作用を説明する。ここでは、図８ように二本の固定スパッド１と一本の歩行スパッド１Ｂとを有し、図５では紙面垂直方向の奥側に向けて第一固定スパッド１,第二固定スパッド１が存在する。

まず、図５左上の所定場所での浚渫作業中は浚渫機８が稼働するが、スパッド係船設備側はスパッド１を引上げたり海底Ｂに突き立てたりする動作をしない。船体側発電機５１の出力エネルギたる電力は図３の白抜鎖線矢印のごとくスパッド駆動用油圧ポンプ５２に送って油圧エネルギに変換して、ここから白抜矢印のごとく蓄圧器３３Ａへ送られる。また、図４の白抜鎖線矢印のごとく船体側発電機５１の電力は巻上アシストモータ８５へ送って、浚渫機用エンジン８１による支持ドラム８２の回転運動をアシストしグラブバケット８６の巻上げを円滑に行えるようにする。

図５左上の浚渫作業場での作業を終えると、スパッド係船設備を使って船体Ｄを移動させる。図５左下のごとく歩行スパッド１を矢印のように引上げる。次いで、図５右上のごとく歩行スパッド１を矢印のように傾転させ、続いて、図５右下のごとく歩行スパッド１Ｂを矢印のように傾斜させて海底Ｂに突き立てる。
その後、歩行スパッド１Ｂはそのままにして、固定スパッド１を図６左上のごとく引上げる。固定スパッド１を引上げる時は、第二クラッチ４１を閉じて、図１のごとく蓄圧器３３Ａに蓄積した油圧エネルギ、さらに船体側発電機５１によるスパッド駆動用油圧ポンプ５２の油圧エネルギを用いて、スパッド油圧モータ４２がウインチ２１を巻上げ、スパッド１を中黒矢印のように引上げる。

次に、図６左下のごとく艪をこぐように歩行スパッド１Ｂを動かし、船体Ｄを前進させ所定位置で停止させる。しかる後、図６右上のごとく固定スパッド１を自重落下で海底Ｂに突き立てる。固定スパッド１を突き立てる位置ｈ２は、図５左上の浚渫作業中の位置ｈ１よりも紙面右方へ前進した箇所になる。係止手段を解除し、固定スパッド１を自重落下させる時は、図２のごとく第一クラッチ３１を閉じて、位置エネルギ回収油圧ポンプ３２Ａが、スパッド１の自重落下に伴う位置エネルギを回収して蓄圧器３３Ａに供給する。
続いて、図６右下のごとく歩行スパッド１Ｂを引上げ、図７左上のごとく歩行スパッド１Ｂを鉛直方向に整えた後、図７左下のごとく歩行スパッド１Ｂを自重落下で海底Ｂに突き立てる。浚渫船が所定海域につなぎ止められる。船体の移動が完了し、そうして、最初の図５左上の浚渫作業が始まり、上述した各工程動作が繰り返されていく。
図８は各工程での固定スパッド１,歩行スパッド１Ｂ,浚渫機８の変化を示すタイムチャートである。横軸が時間軸を示しており、縦軸の最上段が浚渫作業の１サイクルを時間経過で表し、その下方に第一固定スパッド１,第二固定スパッド１等の機器項目を示して、同図はそれらの機器項目が時間経過で変化する様子を表す。浚渫機は当然、浚渫作業工程で大きな消費エネルギが発生する。一方、第一固定スパッド１や第二固定スパッド１は大きな消費エネルギがスパッド上昇（スパッド引上げ）工程で発生する。浚渫作業中を含めて他はエネルギ消費がない。ただ船体を動かすことはないが、船室の照明やＧＰＳ用パソコン等にも使用しており、船体側発電機５１は稼働している。そこで、船体Ｄが停止中の余剰電力を回収して、蓄圧器３３Ａに供給するスパッド駆動用油圧ポンプ５２を駆動させるモータ５２１を備えるようにしている。そして、船体側発電機５１（ジーゼル発電機）は各工程中、専らその作業時回転数における燃費効率の良好域で、ほぼ一定負荷で運転される。尚、図８は歩行スパッド１Ｂも、固定スパッド１と同じような第一クラッチ３１,位置エネルギ回収油圧ポンプ３２Ａ等を有するスパッド係船設備を備え、歩行スパッド１Ｂの自重落下に伴う位置エネルギを回収した回生エネルギを蓄圧器３３Ａに供給する図になっている。図中、符号Ｄ２は甲板で、櫓２０は電気配線７５と区別するため、破線図示する。

（２）実施形態２
本実施形態のスパッド係船設備は、実施形態１の吊り下げ方式２Ａに代え、ラックアンドピニオン方式２Ｂの昇降装置２を採用する。
昇降装置２が、図９のごとく、スパッド１の一側面でその長さ方向(鉛直方向)に設けたラック２５と該ラック２５に噛合するピニオン２６とを備える。そして、位置エネルギ回収油圧ポンプ３２Ａが該ピニオン２６に第一クラッチ３１を介して接続し、スパッド１を船体Ｄから海底Ｂへ突き立てる際の自重落下に伴う位置エネルギを回収し、油圧エネルギ（回生エネルギ）にして蓄圧器３３Ａに供給する構成とする。
角柱状スパッド１の一側面でその上半部にラック２５を一体形成する。一方、船体Ｄ側に取付けた位置エネルギ回収油圧ポンプ３２Ａの回転軸に主部たるピニオン２６を固着し、該ピニオン２６をラック２５と噛合させる。

図１０は図２に対応させた説明図で、海底Ｂにスパッド１を自重落下で突き立てる時の各装置,部材の動きを表す。第一クラッチ３１を閉じて、スパッド１を自重落下させると(同図の中黒矢印)、スパッド１の位置エネルギが、ラック２５からピニオン２６に移り、同図の白抜矢印のごとく油圧配管を通って油圧エネルギ（回生エネルギ）として蓄圧器３３Ａに蓄積される。
また、図９は図１に対応させた説明図で、スパッド１を引上げる際の各装置,部材の動きを表す。第二クラッチ４１を介して、ピニオン２６にスパッド油圧モータ４２の出力軸が固着されている。同図の白抜矢印のごとく、蓄圧器３３Ａからの油圧エネルギによりスパッド油圧モータ４２の駆動軸が回転すると共に、第二クラッチ４１がつながると、ピニオン２６も回転し、同図の中黒矢印のごとくスパッド１を上動させる(引上げる)。そして、蓄圧器３３Ａからの油圧エネルギの不足分を、船体側発電機５１の出力エネルギで補って支援する構成とする。
他の構成は実施形態１と同様で、その説明を省く。実施形態１と同一符号は同一又は相当部分を示す。

その他、本願の目的達成のために図１１,図１２のような電気アシスト方式を採用することもできる。図１２は図２に対応するスパッド１の自重落下時のスパッド係船設備周りの説明図で、第一クラッチ３１をなくし、位置エネルギ回収油圧ポンプ３２Ａに代わって、位置エネルギ回収発電機兼アシスト電動機３２Ｄが設けられる。また蓄圧器３３Ａに代わって、バッテリ３３Ｂとチャージコントローラ７６と電力分配装置７７とを備えて、図示のごとく電気配線７５がつながる。そうして、スパッド１降ろしの際は、スパッド１の降下に伴って引き出されるワイヤ２２によってウインチドラムが回転し、そのドラム軸２１１に取付けられた位置エネルギ回収発電機兼アシスト電動機３２Ｄが回転させられ、発電する。発電された電力は二次電池であるバッテリ３３Ｂ（又はキャパシタ）に充電される。
一方、図１１のスパッド１の吊り上げ時は、船体側発電機５１によるスパッド駆動用油圧ポンプ５２の油圧エネルギを用いてスパッド油圧モータ４２を回転させ、ウインチ２１を巻上げることによってスパッド１を引上げられるようにするが、さらにバッテリ３３Ｂに蓄えられた電力によって位置エネルギ回収発電機兼アシスト電動機３２Ｄがウインチ２１の巻上げをアシストする。スパッド１引上げ動作の初期段階にあたる「地切り」の段階において、本アシストが特に有効となる。

バッテリ３３Ｂへの充電は、位置エネルギ回収発電機兼アシスト電動機３２Ｄからの電力だけでなく、船体側発電機５１の余剰電力も供給される。バッテリ３３Ｂへの余剰電力の供給は電力分配装置７７によって行われる。該電力分配装置７７は、スパッド１の引上げ時にスパッド駆動用油圧ポンプ５２へ電力を供給し、また浚渫作業中で、バケット巻上げの際、浚渫機８に装備された巻上アシストモータ８５に電力を供給する。そして、両工程以外はチャージコントローラ７６への給電を行ってバッテリ３３Ｂに蓄える。バッテリ３３Ｂが満充電となった場合、充電は不要となるので、チャージコントローラ７６にて充電を止める。
図１１,図１２は昇降装置２を吊り下げ方式２Ａに頼ったが、ラックアンドピニオン方式２Ｂも採用できる。斯かる場合、スパッド１降ろしの際は、ラック２５によってピニオン２６が回転させられ、さらにピニオン軸に取付けた位置エネルギ回収発電機兼アシスト電動機３２Ｄが回転させられ、発電する。
他の構成は実施形態１,２と同様で、その説明を省く。実施形態１,２と同一符号は同一又は相当部分を示す。

（３）効果
このように構成したスパッド係船設備は、昇降装置２に第一クラッチ３１を介して接続し、スパッド１を船体Ｄから海底Ｂへ突き立てる際の自重落下に伴う位置エネルギを、回収してエネルギ貯蔵装置３３に供給する位置エネルギ回収装置３２を備えることで、位置エネルギ回収動作によって、ウインチドラムの回転を抑えるので、ウインチドラムの危険を感じるくらいあった高速回転速度は落ち、従来の衝撃音等が和らぎ危険を回避できる。安全性を確保できる。そして、昇降動作が頻繁にして重量が大のスパッドの位置エネルギを有効に回収できる。ウインチ２１のブレーキや作動油の絞り弁等で熱エネルギとして捨てられていたのを有効活用できる。

スパッド油圧モータ４２が、第二クラッチ４１を介して昇降装置２に接続し、エネルギ貯蔵装置３３に蓄積したエネルギと船体側発電機５１の出力エネルギとを用いて、スパッド１を引上げられるようにすると、回収エネルギを有効活用でき、船体側発電機５１の燃費向上につながる。さらに、スパッド１引上げ時の「地切り」段階にアシストさせることによって船体側発電機５１の過負荷がなくなり、また船体側発電機５１の小型化にも貢献できる。

エネルギ貯蔵装置３３が蓄圧器３３Ａであり、且つ位置エネルギ回収装置３２が、昇降装置２に第一クラッチ３１を介して接続し、スパッド１を船体Ｄから海底Ｂへ突き立てる際の自重落下に伴う位置エネルギを、回収して蓄圧器３３Ａに供給する位置エネルギ回収油圧ポンプ３２Ａであると、耐久性,安全性、さらにコスト的にも一段と優れたスパッド係船設備になる。発電機、蓄電池や電気モータにすると、発電機の発電効率や蓄電池の充放電効率等に大きなロスがあるうえ、二次電池の寿命が短く、費用負担も大きい。キャパシタを使用した場合、放電特性上、瞬間的にしかアシストできない問題があるが、位置エネルギ回収油圧ポンプ３２Ａ,蓄圧器３３Ａやスパッド油圧モータ４２とするとこうした問題は起こらない。油圧機器類にすれば放電がなく、また電気機器を使うのとは違って、海水に晒される海上での使用も安全で且つ各構成機器が安定性,耐久性に優れる。
スパッド油圧モータ４２が、第二クラッチ４１を介して昇降装置２に接続し、蓄圧器３３Ａに蓄積した油圧エネルギと船体側発電機５１によるスパッド駆動用油圧ポンプ５２の油圧エネルギを用いて、スパッド１を引上げられるようにすると、蓄圧器３３Ａと船体側発電機５１との双方を活用して効率運転ができる。

また、位置エネルギ回収油圧ポンプ３２Ａが、ウインチ２１に第一クラッチ３１を介して接続し、前記スパッド１を船体Ｄから海底Ｂへ突き立てる際の自重落下に伴う位置エネルギを回収して蓄圧器３３Ａに供給すれば、いわゆる吊り下げ方式２Ａのスパッド設備に、本発明を容易に適用できる。位置エネルギ回収油圧ポンプ３２Ａが、ピニオン２６に第一クラッチ３１を介して接続し、スパッド１を船体Ｄから海底Ｂへ突き立てる際の自重落下に伴う位置エネルギを回収して蓄圧器３３Ａに供給すれば、ラックアンドピニオン方式２Ｂのスパッド設備も、本発明を容易に適用できる。

さらに、作業船が浚渫船であり、且つ浚渫作業時間帯に稼働する船体側発電機５１の出力エネルギで、スパッド駆動用油圧ポンプ５２を駆動させて、蓄圧器３３Ａに蓄圧させるようにすると、浚渫作業中にあっても次の移動に備えて運転を継続し、スパッド１の引上げ等に利用されずにいる船体側発電機５１の出力エネルギを有効回収できる。
加えて、旋回体から突き出すジブ８７に設けたシーブ８８を介してワイヤロープ８３の先端側にグラブバケット８６を吊設し、ワイヤロープ８３の基端側を巻回する支持ドラム８２に浚渫機用エンジン８１が接続して回転駆動させて、グラブバケット８６の巻上、巻下を可能にする浚渫機８が搭載される場合があるが、前記支持ドラム８２に、第三クラッチ８４を介して接続し、船体側発電機５１の出力エネルギを用いて、浚渫機用エンジン８１による支持ドラム８２の巻上時における回転運動を支援する巻上アシストモータ８５を、さらに具備すると、前記浚渫機用エンジン８１の小型化も可能になる。
このように本発明のスパッド係船設備は、上述した数々の優れた効果を発揮し、極めて有益である。

尚、本発明においては前記実施形態に示すものに限られず、目的,用途に応じて本発明の範囲で種々変更できる。スパッド１,昇降装置２,位置エネルギ回収装置３２,エネルギ貯蔵装置３３,船体側発電機５１,浚渫機８等の形状,大きさ,個数等は用途に合わせて適宜選択できる。例えば実施形態は固定スパッド１にのみ本発明を適用したが、歩行スパッド１Ｂにも勿論適用できる。

１スパッド
２昇降装置
２０櫓
２１ウインチ
２２ワイヤ
２５ラック
２６ピニオン
３１第一クラッチ
３２位置エネルギ回収装置
３２Ａ位置エネルギ回収油圧ポンプ
３３エネルギ貯蔵装置
３３Ａ蓄圧器
４１第二クラッチ
４２スパッド油圧モータ
５１船体側発電機
５２スパッド用油圧ポンプ
８浚渫機
８４第三クラッチ
８５巻上アシストモータ
Ｂ海底
Ｄ船体

Claims

作業船をつなぎ止めるスパッド係船設備において、
船体から海底へ突き立てる柱状のスパッドと、
主部を船体側に取付けて、前記スパッドを上下方向に移動させる昇降装置と、
該昇降装置に第一クラッチを介して接続し、前記スパッドを船体から海底へ突き立てる際の自重落下に伴う位置エネルギを、回収してエネルギ貯蔵装置に供給する位置エネルギ回収装置と、
第二クラッチを介して前記昇降装置に接続し、前記エネルギ貯蔵装置に蓄積したエネルギと船体側発電機の出力エネルギとを用いて、前記スパッドを引上げられるようにしたスパッド油圧モータと、を具備し、
さらに、前記エネルギ貯蔵装置が蓄圧器であり、且つ前記位置エネルギ回収装置が、前記昇降装置に前記第一クラッチを介して接続し、前記スパッドを船体から海底へ突き立てる際の自重落下に伴う位置エネルギを、回収して前記蓄圧器に供給する位置エネルギ回収油圧ポンプであることを特徴とするスパッド係船設備。
前記スパッド油圧モータが、前記第二クラッチを介して前記昇降装置に接続し、前記蓄圧器に蓄積した油圧エネルギと前記船体側発電機によるスパッド駆動用油圧ポンプの油圧エネルギを用いて、前記スパッドを引上げられるようにした請求項１記載のスパッド係船設備。
前記昇降装置が、船体に立設する櫓と、該櫓に設けたヘッドシーブを介してワイヤの先端側で前記スパッドを吊設し、ワイヤの基端側を巻き取るウインチと、を備えて、
前記位置エネルギ回収油圧ポンプが、該ウインチに前記第一クラッチを介して接続し、前記スパッドを船体から海底へ突き立てる際の自重落下に伴う位置エネルギを回収して前記蓄圧器に供給する請求項２記載のスパッド係船設備。
前記昇降装置が、前記スパッドの一側面でその長さ方向に設けたラックと該ラックに噛合するピニオンとを備えて、
前記位置エネルギ回収油圧ポンプが、該ピニオンに第一クラッチを介して接続し、前記スパッドを船体から海底へ突き立てる際の自重落下に伴う位置エネルギを回収して前記蓄圧器に供給する請求項２記載のスパッド係船設備。
前記作業船が浚渫船であり、且つ浚渫作業時間帯に稼働する前記船体側発電機の出力エネルギで、前記スパッド駆動用油圧ポンプを駆動させて、前記蓄圧器に蓄圧させるようにした請求項２乃至４のいずれか１項に記載のスパッド係船設備。
前記浚渫船に、旋回体から突き出すジブに設けたシーブを介してワイヤロープの先端側にグラブバケットを吊設し、ワイヤロープの基端側を巻回する支持ドラムに浚渫機用エンジンが接続して回転駆動させて、前記グラブバケットの巻上、巻下を可能にする浚渫機が搭載され、さらに前記支持ドラムに、第三クラッチを介して接続し、前記船体側発電機の出力エネルギを用いて、前記浚渫機用エンジンによる前記支持ドラムの巻上時における回転運動を支援する巻上アシストモータを、さらに具備する請求項５記載のスパッド係船設備。